黃河自內蒙古托克托縣河口鎮以上的河段，為其上游，長3,472公里。其中可以分為河源、峽谷、沖積平原三段。龍羊峽以上為河源段，水量穩定，河水清澈，其河床在各河段中為最大。自龍羊峽至青銅峽為峽谷段，其間峽谷與川地呈串珠狀分佈，水流湍急，蘊藏着豐富的水力資源。自青銅峽至河口鎮為沖積平原段，河床平緩，兩岸有大片帶狀沖積平原。由於此段所經為荒漠和半荒漠地區，氣候乾燥，蒸發旺盛，支流極少，水量減少的趨勢十分明顯。

黃河第一曲

黃河從鄂陵湖以下順着巴顏喀拉山、阿尼瑪卿山之間的谷地東流，遇上岷山的阻擋，折而西北向，在阿尼瑪卿山的南北兩麓間形成一個幾乎180度的大彎，這便是人們通常所說的九曲黃河的第一曲。在這黃河第一曲的彎頭，即岷山與阿尼瑪卿山、巴顏喀拉山之間，是由草甸、沼澤構成的松潘高原，亦稱松潘草地、若爾蓋高原。其海拔在3,000米以上，沼澤面積達30萬公頃，為中國最大的一片泥炭沼澤。在行政上隸屬四川阿壩藏族羌族自治州，為四川主要牧業基地。

峽谷地段

由於岩性不同，黃河在龍羊峽到青銅峽之間，形成峽谷與寬谷相間的河谷地貌。堅硬的花崗岩、片麻岩地段形成峽谷，較疏鬆的砂葉岩、紅色岩系地段形成寬谷。此處著名的峽谷，除龍羊峽、青銅峽外，還有松巴峽、積石峽、劉家峽、鹽鍋峽、八盤峽、紅山峽、黑山峽等，共二十餘個。

峽谷是修築水利工程的有利地段。現時這一河段已建成劉家峽、青銅峽、龍羊峽等大型水電水利樞紐工程。其中劉家峽工程興建於1958－1975年間，總庫容量為57億立方米，年發電量達55.8億度，比1949年全國一年的發電量還多。當上游發生洪水時，可攔禦蘭州市50年一遇的洪水，並使寧、蒙灌區的灌溉保證率，由65%提高到80%。

寧夏平原

寧夏平原又名銀川平原，分佈於寧夏回族自治區北部黃河兩岸；東鄰鄂爾多斯高原，西界賀蘭山，南接黃土高原，北止石咀山。南北長約280公里，東西寬10－50公里，面積約7,800平方公里。

寧夏平原是由黃河沖積而成，土壤疏鬆肥沃，開發歷史十分悠久。早在西漢時期，人們便在這片平原上發展灌溉農業，逐漸形成了縱橫交錯的灌溉網絡，有秦渠、漢渠、唐徠渠、惠農渠等古渠；物產豐饒，唐代以後有「塞上江南」之號。

河套平原

河套平原位於內蒙古自治區境內，北迄狼山、大青山，南界鄂爾多斯高原。其中又分為兩部分，西部為後套平原，東西長約170公里，南北寬約75公里，面積近10,000平方公里。東部為前套平原，又稱土默川平原，面積7,000餘平方公里。這裡地勢平緩，水資源豐富。早在秦漢時代即在此移民屯田，引黃河水灌溉農田。唐代曾於後套開挖大型渠道。清代道光、咸豐（1821－1861年）以後，引黃灌溉事業更為發展，農業發達。現今為內蒙古的主要農業區。

由於黃河經常在此發生裁彎取直的河道變遷，遺棄的舊河道往往形成水文學上所稱的牛軛湖。烏梁素海便是此地現存最大的牛軛湖，它是北河主道改走南河以後留下的。類似的湖泊歷史上還有屠申澤，它早在北魏時期的地理著作《水經注》中便有記載，直到1950年以後才逐漸乾涸。